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计算机辅助建筑声学设计的基本原理与应用

发表时间:2011-07-26      点击次数:2595
  准确地预测房间的音质效果一直是建筑声学研究者追求的理想,谁不想在设计音乐厅图纸时就能听到她的声音效果呢?一百多年来,人们逐渐发现了一些物理指标,并揭示了它们与房间主观音质的关系,包括混响时间RT60、早期衰减时间EDT、脉冲声响应、清晰度指数等等。音质参量预估是室内声学设计的关键。目前,人们采用经典公式、缩尺比例模型、计算机模拟来预测这些参数。
  
  室内声学的复杂性源于声音的波动性,任何一种模拟方法目前都不能获得真实的结果。本文在参考研究国外计算机音质模拟文献的基础上,对室内声学的主要模拟方法进行汇编和总结,以便深入地了解计算机辅助建筑声学设计的基本原理、适用性和局限性。
  
  1比例缩尺模型模拟和计算机声场模拟
  
  自塞宾时代起,比例缩尺模型就在室内声学中获得应用,但模型比较简单,无法得到定量结果。20世纪60年代,模拟理论、测试技术等逐渐发展完善,进行大量研究和实践后,比例模型在客观指标的测量方面已经基本达到了实用化。现在,声源、麦克风、模拟声学材料已经可以和实物对应,仪器的频带也扩展了,在模拟混响时间、声压级分布、脉冲响应等常用指标已经达到实用的精度。
  
  比例模型的原理是相似性原理,根据库特鲁夫的推导,对于1:10的模型来讲,房间尺度缩小10倍后,如果波长同样缩短10倍,即频率提高10倍时,若模型界面上的吸声系数与实际相同,那么对应位置的声压级参量不变,时间参量缩短10倍。如10倍频率的混响时间为实际频率混响时间的1/10。然而,很难依靠物理的手段*相似性的要求。空气吸收、表面吸收相似性的处理是保证模拟测量精度的关键。比例模型是现阶段所知*能够较好模拟室内声场波动特性的实用方法,可是由于模型制作成本较高、需要利用充氮气或干燥空气法降低高频空气吸收、模拟材料吸声特性难于控制的因素,这种方法存在很大的局限性。
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